Hidroxipropilmetilceluloza (HPMC), cunoscută și sub numele de hipromeloză, este un polimer versatil utilizat într-o varietate de industrii, inclusiv farmaceutice, alimentare și construcții.Este un derivat de celuloză modificat printr-o reacție chimică pentru a-și îmbunătăți proprietățile.Acest polimer se caracterizează prin solubilitate în apă, biocompatibilitate și capacități de formare a peliculei.
Structura chimică a hidroxipropilmetilcelulozei (HPMC):
Hidroxipropilmetilceluloza este derivată din celuloză, o polizaharidă naturală găsită în pereții celulelor plantelor.Structura chimică a HPMC este caracterizată prin prezența grupărilor hidroxipropil și metil pe coloana vertebrală a celulozei.
Coloana vertebrală din celuloză:
Celuloza este o polizaharidă liniară compusă din unități de glucoză legate prin legături β-1,4-glicozidice.Unitățile care se repetă formează lanțuri lungi și rigide care oferă baza structurală pentru HPMC.
metil:
Grupările metil (CH3) sunt introduse în scheletul celulozei printr-o reacție chimică cu metanolul.Această substituție îmbunătățește hidrofobicitatea polimerului, afectând solubilitatea și proprietățile de formare a peliculei.
Hidroxipropil:
Grupările hidroxipropil (C3H6O) sunt atașate la scheletul celulozei prin reacția cu propilenoxidul.Aceste grupări hidroxipropil contribuie la solubilitatea în apă a HPMC și influențează vâscozitatea acestuia.
Gradul de substituție (DS) al grupărilor metil și hidroxipropil poate varia, afectând performanța generală a HPMC.DS se referă la numărul mediu de substituenți per unitate de glucoză din lanțul celulozei.
Sinteza hidroxipropil metilcelulozei (HPMC):
Sinteza HPMC implică mai multe etape chimice care introduc grupări metil și hidroxipropil în coloana vertebrală a celulozei.Reacțiile cheie includ eterificarea cu clorură de metil și hidroxipropilarea cu propilenoxid.Iată o prezentare generală simplificată:
Activarea celulozei:
Procesul începe prin activarea celulozei folosind o bază, de obicei hidroxid de sodiu.Această etapă crește reactivitatea grupărilor hidroxil de celuloză pentru reacțiile ulterioare.
Metilare:
Clorura de metil este folosită pentru a introduce grupări metil.Celuloza reacţionează cu clorura de metil în prezenţa unei baze, rezultând înlocuirea grupărilor hidroxil cu grupări metil.
reacţie:
Celuloză-OH+CH3Cl→celuloză-OMe+Clorhidrat de celuloză-OH+CH3Cl→celuloză-OMe+HCl
Hidroxipropilarea:
Grupările hidroxipropil sunt atașate la scheletul celulozei folosind propilenoxid.Reacția are loc de obicei într-un mediu alcalin și gradul de hidroxipropilare este controlat pentru a obține proprietățile dorite.
reacţie:
Celuloză-OH+C3H6 oxigen→celuloză-O-(CH2CH(OH)CH3)+H2 oxigen Celuloză-OH+C3H6O→celuloză-O-(CH2CH(OH)CH3)+H2 oxigen
Neutralizare și purificare:
Produsul rezultat este neutralizat pentru a îndepărta orice reziduuri acide sau bazice rămase.Etapele de purificare precum spălarea și filtrarea sunt efectuate pentru a obține produse HPMC de înaltă calitate.
Proprietățile chimice ale hidroxipropilmetilcelulozei (HPMC):
Solubilitate:
HPMC este ușor solubil în apă rece, iar solubilitatea poate fi ajustată prin modificarea gradului de substituție.Niveluri mai mari de substituție au ca rezultat, în general, o solubilitate crescută.
Formarea filmului:
HPMC are proprietăți excelente de formare a peliculei, făcându-l potrivit pentru aplicații precum acoperirile farmaceutice și ambalarea alimentelor.Filmul rezultat este transparent și oferă o barieră de gaz.
Gelare termica:
Gelarea termică este o proprietate unică a HPMC.Un gel se formează atunci când este încălzit, iar rezistența gelului depinde de factori precum concentrația și greutatea moleculară.
Viscozitate:
Vâscozitatea soluțiilor HPMC este afectată de gradul de substituție și concentrație.Ca agent de îngroșare, este utilizat pe scară largă în diverse industrii.
Activitate de suprafață:
HPMC are proprietăți asemănătoare surfactantului care contribuie la capacitățile sale de emulsionare și stabilizare în formulări.
Biocompatibilitate:
HPMC este considerat biocompatibil, ceea ce îl face potrivit pentru utilizare în produse farmaceutice, inclusiv în formulările de medicamente cu eliberare controlată.
Aplicații ale hidroxipropilmetilcelulozei (HPMC):
medicament:
HPMC este utilizat în mod obișnuit ca lianți, acoperiri de film și matrice cu eliberare controlată în formulările farmaceutice.
pune sus:
În industria construcțiilor, HPMC este utilizat ca agent de reținere a apei în materialele pe bază de ciment, îmbunătățind lucrabilitatea și reducând segregarea apei.
industria alimentară:
HPMC este utilizat în industria alimentară ca agent de îngroșare, stabilizator și gelifiant.Este adesea folosit în produse precum sosuri, supe și înghețată.
Produse de îngrijire personală:
Utilizarea în industria cosmeticelor și a îngrijirii personale HPMC este utilizat în produse precum cremele și loțiunile datorită proprietăților sale de îngroșare și emulsionare.
Vopsele și acoperiri:
HPMC este adăugat la vopsele și acoperiri pentru a crește vâscozitatea, stabilitatea și retenția de apă.
în concluzie:
Hidroxipropilmetilceluloza este un polimer versatil cu o gamă largă de aplicații datorită proprietăților sale chimice unice.Sinteza HPMC implică introducerea grupărilor metil și hidroxipropil în scheletul celulozei, rezultând un polimer solubil în apă și biocompatibil.Aplicațiile sale diverse în produse farmaceutice, construcții, alimente și îngrijire personală evidențiază importanța sa în diverse industrii.Pe măsură ce cercetările continuă, modificările și progresele ulterioare ale tehnologiei HPMC îi pot extinde utilitatea și își pot îmbunătăți performanța în aplicațiile existente și emergente.
Ora postării: 18-12-2023